Clarification of Energy Mechanisms in Supercritical Accretion Flows on to Neutron Stars through Hydrodynamics and Radiative Transfer Simulations

通过流体动力学和辐射传输模拟阐明中子星超临界吸积流的能量机制

基本信息

批准号：
22KJ0368
负责人：
井上壮大
金额：
$ 1.41万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

超高光度X線パルサーとは、光度が太陽光度の100万倍を超えるX線パルサーである。強力な磁場を有する中性子星への超臨界降着流（エディントン降着率を超える降着流）によって中性子星近傍が明るく輝き、中性子星の自転によって観測される光度が周期的に変化することで、エディントン光度を超えるX線パルスが生成されると考えられている。しかし、これは単なる仮説に過ぎず、このモデルが実際に観測されている光度や中性子星の自転周期の時間変化率等の観測量を説明可能か否か、まだよくわかっていない。本年度は、双極子磁場を有する中性子星周囲の超臨界降着流について一般相対論的輻射磁気流体力学計算を実施した。その結果、我々が構築した数値計算モデルが、系内ULXパルサーにおいて観測されている中性子星の自転周期の時間変化率を説明可能であること、そしてその値が理論式から得られるものと整合的であることが明らかになった。約１千万度の黒体放射が観測されていることも考慮すると、この天体の中性子星磁場強度が約1兆ガウスより低くなることも突き止めた。また、四重極磁場を有する中性子星への降着流のシミュレーションも実施した。これにより、双極子磁場が四重極子磁場より卓越する場合、降着率の変動に起因して光度が準周期的に変動することが明らかになった。変動の周期は約100Hzで、光度の時間変動は、超高光度X線パルサーの中心天体が四重極子磁場よりも双極子磁場が支配的な中性子星であることの傍証になるかもしれない。

超高发光的X射线脉冲星是X射线脉冲星，其亮度比阳光高出一百万倍。人们认为，超临界剂量的流动流到具有强磁场的中子星（加速度流量超过爱丁顿积聚速率）会使中子恒星的附近亮起，并且由于中子星的旋转而定期变化，导致X射线脉冲超过Eddington亮度。但是，这仅仅是一个假设，尚不清楚该模型是否可以解释中子恒星的实际观察到的光度和时间变化速率。今年，对具有偶极磁场的中子恒星周围的超临界积聚流进行了一般相对论的辐射磁水动力学计算。结果表明，我们构建的数值模型可以解释在内部ULX PULSAR中观察到的中子星的时间变化率，并且它们的值与从理论方程式获得的值一致。考虑到已经观察到了约1000万度的黑体辐射，我们还发现该天体的磁场强度低于大约1万亿高斯。我们还对具有四极磁场的中子恒星进行了积聚流动的模拟。这表明，当偶极子磁场优于四极磁场时，由于吸积率的波动，光度会波动序列。变异周期约为100 Hz，亮度的时间变化可能表明超高光度X射线脉冲星的中心对象是由偶极磁场而不是四极磁场主导的中子星。